绪论
　　本章在回顾三峡工程建成以来所发挥的社会经济效益和对生态环境产生的影响的基础上，提出新时期三峡水库优化调度亟待解决的问题。通过总结国内外水电工程优化调度研究进展，结合近年来三峡水库开展的提前蓄水、中小洪水调度等优化调度科研与实践，提出本书的主要研究内容。结合三峡水库运行产生的实际影响，确定受关注的区域范围和生态环境因子。在此基础上介绍本书的数据来源、水生态环境评价标准和方法、数据分析模型、检验方法及总体技术思路。
　　1.1三峡水库优化调度背景
　　三峡工程建成以来，其在防洪、发电、航运、水资源综合利用、生态补水等方面发挥了巨大的社会效益、经济效益和生态效益，同时对三峡水库及长江中下游生态环境产生了影响。进入新时期，水库调度运行条件发生较大变化，对水库调度提出更高要求，三峡水库开展了提前蓄水、中小洪水调度等优化调度科学研究与实践。厘清提前蓄水和中小洪水调度与三峡水库及长江中下游生态环境的响应关系，评估优化调度方式对三峡水库及长江中下游生态环境的影响，成为新形势下水库调度亟待解决的问题。将三峡工程纳入流域背景，系统研究与三峡工程运行相关的流域性、区域性、长期性的生态环境问题，寻找长江大保护环保产业可持续的环境经济模式，为适时开展三峡工程环境影响后评价，制定科学的调度方案提供技术支撑，为长江经济带生态修复和环境保护建设提供技术支撑。
　　本书针对提前蓄水和中小洪水调度与三峡水库及长江中下游生态环境的响应关系，优化调度方式对三峡水库及长江中下游生态环境的影响等问题，主要分析典型控制断面的水文情势变化，提出重要水生生物和水文环境指标等流域关键生态水文要素的生态调度需求。研究结果为研究提前蓄水和中小洪水调度、优化调度方式的关系，分析调度与三峡水库及长江中下游生态环境的响应关系，分析中小洪水调度和提前蓄水的生态效应，抑制三峡水库水华的调度方式提供参考；为后续兼顾生态环境需求的三峡水库优化调度方式提供支撑。
　　国内学者对三峡工程的生态效应开展了大量的研究工作，研究成果较为丰富（谢平，2017；邹家祥和翟红娟，2016；潘立武等，2012；陆佑楣，2011；冉景江等，2011；王越等，2011；沈国舫，2010）。目前研究成果缺乏系统梳理和总结，对于三峡水库及长江中下游生态环境演变特征、生态环境对水库调度的响应关系和调度需求等内容的研究，还未形成系统清晰的结论（王祥等，2020；黄艳，2018）。在受水库调度影响相关的敏感生态要素方面，以往研究大多针对鱼类、两湖湿地、鸟类等单一或少数物种的生态需求，三峡水库和上游水库群可调控的生态环境因子，以及大尺度空间格局多目标生态调控需求尚不明晰（徐薇等，2020；刘晋高等，2018；戴凌全等，2016；杨正健等，2015；徐薇等，2014；董增川等，2012）。
　　在当前长江经济带“共抓大保护、不搞大开发”新形势下，如何进一步明确三峡水库及长江中下游生态环境调度需求，优化三峡水库调度方案，提升三峡水库及长江中下游生态环境质量，是迫切需要解决的问题。因此有必要在以往工作的基础上，通过对三峡水库及长江中下游生态调度成果资料和文献进行调研，系统开展三峡水库及长江中下游生态环境演变分析，梳理总结三峡水库运行调度对生态环境变化的响应关系，确定受三峡水库调度的影响，以及通过三峡水库调度控制调节因子，明确生态环境调度需求，为三峡水库及上游水库群优化调度提供科学可靠的参考依据。
　　本书以三峡水库和长江中下游为对象，通过收集资料和调研等手段，明确三峡水库及上游水库群调度运行所影响的水文、水质、水生生物及其生存环境等要素，分析其演变特征，构建三峡水库及上游水库群调度方式与生态环境变化的响应关系，提出流域重要水生生物和环境生态调度需求，为三峡水库及上游水库群优化调度提供对策与建议。
　　1.2主要影响范围和可调控生态环境因子
　　1.2.1三峡水库运行的主要影响范围
　　本书研究范围为三峡水库及长江中下游区域，主要开展三峡工程运行后三峡水库及长江中下游生态环境因子演变，三峡水库及上游水库群优化调度对生态环境变化的响应关系，以及三峡水库及上游水库群优化调度需求研究三个方面的工作。参考《长江三峡水利枢纽环境影响报告书》（中国科学院环境评价部和长江水资源保护科学研究所，1996）及三峡工程运行以来观测和相关研究成果（刘丹雅等，2011），三峡工程建成运行后的主要影响范围为三峡水库、长江中下游干流、与长江中下游干流具有物质能量交换和水沙调节能力的洞庭湖和鄱阳湖；对其他区域如三峡水库陆域范围，长江中下游干流以外的范围，以及洞庭湖、鄱阳湖的上游影响较小且不可通过三峡水库及上游水库群生态调度进行调节和改善（周雪等，2019；黄艳，2018；刘晋高等，2018）。筛选三峡工程建设与运行的生态环境影响因子，关注提前蓄水和中小洪水调度、调度对长江中下游生态环境的影响等关系密切的主要指标，确定本书研究的重点区域为三峡水库、长江中下游干流、洞庭湖和鄱阳湖。
　　三峡水库范围为三峡大坝至上游江津区回水尖灭点的长江干支流水域，总面积为1080km2，从尖灭点至坝前长度为662km，范围涉及湖北省4个区县和重庆市22个区县。长江中下游干流范围为三峡大坝至湖口下游（至大通站）的干流水域，长度约为1150km，流经湖北省、湖南省、江西省、安徽省4省。洞庭湖范围为洞庭湖水域及周边所在区县级行政区，涉及湖南岳阳等21个地区和湖北石*等3个区县。鄱阳湖范围为鄱阳湖水域及周边所在区县级行政区，包括15个县（市）。
　　1.2.2三峡水库运行调度的可调控生态环境因子
　　根据《长江三峡水利枢纽环境影响报告书》，三峡工程建设及运行对生态环境的影响主要体现在自然环境和社会环境两个方面。
　　在自然环境影响方面，主要有局部气候、水质、水温、环境地质、陆生植物，陆生动物、水生生物、水库淤积和下游河道泥沙、中游平原湖区涝渍和潜育化，河口生态环境。在社会环境影响方面，主要有水库淹没与移民、人群健康、自然景观、文物古迹、工程施工、防洪、发电、航运等。
　　公众关心的问题主要有库区防洪，物种与栖息地保护，生态环境问题等。可通过三峡水库运行调度调控的生态环境因子有水质、水温、水生生物、水库淤积和下游河道泥沙、物种与栖息地等。三峡工程运行后产生的三峡水库水华、长江中下游干流鱼类资源、两湖湿地及候鸟等生态环境问题也备受关注。
　　本书针对三峡水库、长江中下游干流、洞庭湖和鄱阳湖的生态环境演变，水库群调度与生态环境变化的响应关系及水库群调度需求进行研究。三峡水库蓄水前后生态环境变化主要表现在水文、水质、水生生物，富营养化及水华方面。这些因子中，三峡水库的氮磷浓度过高较受关注，浮游植物及由其引发的水华对生态环境影响较大，因此三峡水库研究的生态环境因子为水文、水质、浮游植物及水华。
　　长江中下游干流生态环境变化主要表现在流量、水位、水文、水质、泥沙方面，水生生态主要表现在浮游植物、浮游动物、底栖动物和鱼类等种群及数量的变化，此外河床由于水沙条件变化冲淤规律受到影响。这些因子中水文、水质、鱼类资源与人类生产生活关系密切且可通过三峡水库生态调度进行调控，因此确定其为长江中下游干流研究的生态环境因子。
　　洞庭湖和鄱阳湖生态环境主要表现在蓄水后湖区与长江的水文联系在时空方面发生变化，进而引起湖区生态环境变化，表现在水文、水质、水生生物、湿地生态环境及越冬候鸟、江湖关系等方面。这些因子中水文、水质、湿地生态环境及越冬候鸟与人类生产生活关系密切且可通过三峡水库生态调度进行调控，因此确定其为洞庭湖和鄱阳湖研究的生态环境因子。
　　三峡水库运行的主要影响范围和可调控生态环境因子见表1.1。
　　本书在对生态环境进行调查分析的基础上，明确受三峡水库调度影响的区域及因子，分析生态环境演变规律，初步构建水库调度与生态环境变化的响应关系，提出生态调度需求。研究成果为厘清提前蓄水和中小洪水调度与三峡水库及长江中下游生态环境的响应关系，评估优化调度方式对三峡水库及长江中下游生态环境的影响提供基础支撑和参考。本书研究内容如下。
　　（1）三峡水库及长江中下游生态环境演变分析。收集三峡水库及长江中下游气候气象、降雨等数据，三峡水库下泄流量数据，三峡水库、长江中下游干流、洞庭湖和鄱阳湖的长时间序列水文、水质、水生生物，水华数据等。分析三峡工程运行后三峡水库的水文、水质、浮游植物及水华发生情况，长江中下游干流水文、水质、鱼类资源，以及洞庭湖和鄱阳湖水文、水质、湿地生态环境及越冬候鸟等生态环境演变趋势。在上述研究的基础上，明确三峡水库、长江中下游干流、洞庭湖和鄱阳湖生态水文要素的适宜范围。
　　（2）三峡水库及上游水库群调度与生态环境变化响应关系分析。基于三峡水库、长江中下游干流、洞庭湖和鄱阳湖生态环境演变分析，开展各生态环境因子受三峡水库及上游水库群调度影响而产生的变化研究，分析三峡水库及上游水库群不同运行期、不同调度方式对三峡水库氮磷浓度、浮游植物和水华，长江中下游水质及鱼类资源，以及洞庭湖和鄱阳湖湿地生态、越冬候鸟及其栖息地等生态环境因子的影响时间和影响程度，研究三峡水库不同下泄流量过程与下游断面水文要素变化关系，构建水库群调度方式与生态环境变化的响应关系。
　　（3）三峡水库及长江中下游生态环境调度需求研究。基于三峡水库及上游水库群调度与三峡水库、长江中下游干流、洞庭湖和鄱阳湖生态环境变化响应关系分析结果，对各研究区生态环境因子做进一步分析和筛选，确定受三峡水库调度影响较大且可通过三峡水库调度进行控制和调节的生态环境因子，明确生态环境调度需求，提出具体的调度时间、指标。
　　1.3水生态环境调查与评价
　　1.3.1水生态环境调查
　　本书调查的数据主要通过各主管部门、各运行管理单位收集，文献检索等途径获得。涉及的相关资料数据有：三峡水库、长江中下游干流、洞庭湖和鄱阳湖长时间序列的水位、流量、水温、悬移质含沙量、输沙率；24项常规水质数据；三峡水库支流浮游植物、叶绿素a及水华发生的监测数据；长江中下游干流的鱼类早期资源数据；洞庭湖和鄱阳湖的湿地生态遥感监测数据等。
　　1.3.2水生态环境评价
　　水质和富营养化评价主要依据《地表水资源质量评价技术规程》（SL395—2007）和湖泊（水库）富营养化评价方法及分级技术规定（中国环境监测总站，2001）；水文水质演变趋势分析主要采用曼-肯德尔（Mann-Kendall，M-K）趋势检验法、曼-肯德尔突变分析法、倾向率法；三峡水库浮游植物及水华、长江中下游鱼类资源变化主要采用多元统计分析法；洞庭湖和鄱阳湖湿地变化主要采用遥感及评价指数法，越冬候鸟变化采用多元数理统计法。
　　1.水质评价及富营养化评价
　　1）水质评价
　　断面水质评价方法采用《地表水资源质量评价技术规程》（SL395—2007）规定的方法，评价标准为《地表水环境质量标准》（GB3838—2002），评价内容包括：单项水质项目水质类别评价，单项水质项目超标倍数评价，断面水质类别评价和断面超标因子评价等。
　　（1）单项水质项目水质类别评价根据该项目实测质量浓度值与《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）标准限值对比确定。
　　（2）单项水质项目超标倍数评价将质量浓度超过《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）III类标准限值称为超标项目，超标项目的超标倍数按照式（1.1）计算（溶解氧除外）：
　　（1.1）
　　S式中：Bi为某水质项目超标倍数；Ci为某水i质项目质量浓度，mg/L；Si为某水质项目的III类标准限值，mg/L。
　　（3）断面水质类别评价按照所评价项目中水质*差项目类别确定。
　　（4）断面超标因子评价以各单项水质项目的超标倍数由高至低排序，前3位的项目为主要超标项目。
　　2）富营养化评价
　　采用湖泊（水库）富营养化评价方法及分级技术规定对三峡水库水体富营养化状况进行评价。以叶绿素a（Chl-a）、总磷（total phosphorus，TP）、总氮（total

目录
第1章绪论1
1.1三峡水库优化调度背景2
1.2主要影响范围和可调控生态环境因子3
1.2.1三峡水库运行的主要影响范围3
1.2.2三峡水库运行调度的可调控生态环境因子3
1.3水生态环境调查与评价5
1.3.1水生态环境调查5
1.3.2水生态环境评价5
1.4生态环境因子分析与优化调度需求10
第2章三峡水库调度规程编制历程及调度方式13
2.1三峡水库调度规程编制历程14
2.1.1围堰发电期14
2.1.2初期运行期14
2.1.3正常蓄水位运行期14
2.2正常运行期三峡水库调度方式15
2.2.1调度控制水位与流量15
2.2.2防洪调度17
2.2.3发电调度18
2.2.4航运调度20
2.2.5水资源调度23
2.2.6水工建筑物安全运行24
2.3三峡水库优化调度方式28
2.3.1调度控制水位与流量28
2.3.2防洪调度29
2.3.3水资源优化调度30
第3章三峡水库干流水文水质演变与水库调度31
3.1三峡水库干流水文特征变化32
3.1.1三峡水库干流水位特征变化32
3.1.2流量特征变化39
3.1.3含沙量特征变化44
3.2三峡水库干流水质特征变化48
3.2.1三峡水库干流水质评价48
3.2.2三峡水库干流水质年际变化50
3.2.3三峡水库干流水质变化趋势分析55
3.2.4三峡水库干流水质突变分析65
3.3三峡水库干流水文泥沙演变、水质演变与水库调度影响分析67
3.3.1水文泥沙演变与水库调度影响分析67
3.3.2水质演变与水库调度影响分析68
第4章三峡水库支流富营养化及水华与水库调度71
4.1三峡水库支流富营养化72
4.1.1三峡水库支流富营养化状况72
4.1.2三峡水库支流富营养化趋势72
4.2水华频次及优势藻种73
4.2.1水华频次73
4.2.2水华优势藻种74
4.3水华生消与水库调度响应75
4.3.1支流水华发生影响因子75
4.3.2支流水华关键驱动因子77
4.4浮游植物及水华与水库调度影响80
第5章长江中下游干流水文水质演变与水库调度81
5.1长江中下游干流水文特征变化82
5.1.1长江中下游干流水位特征变化82
5.1.2长江中下游干流流量特征变化87
5.1.3长江中下游干流含沙量特征变化92
5.2长江中下游干流水质特征变化96
5.2.1长江中下游干流水质评价96
5.2.2长江中下游干流水质年际变化98
5.2.3长江中下游干流水质变化趋势分析106
5.2.4长江中下游干流水质突变分析116
5.3长江中下游干流水文水质演变与水库调度影响分析118
5.3.1长江中下游干流水文演变与水库调度影响分析118
5.3.2长江中下游干流水质演变与水库调度影响分析119
第6章长江中下游“四大家鱼”资源与水库调度121
6.1长江中下游“四大家鱼”资源变化122
6.1.1监利江段“四大家鱼”资源变化122
6.1.2瑞昌江段“四大家鱼”资源变化123
6.2长江中下游“四大家鱼”产卵与水库生态调度的响应125
6.2.1“四大家鱼”产卵影响因子125
6.2.2“四大家鱼”产卵对水库生态调度的响应127
第7章洞庭湖水文水质演变与水库调度131
7.1洞庭湖水文特征变化132
7.1.1洞庭湖水位特征变化132
7.1.2洞庭湖流量特征变化139
7.1.3洞庭湖含沙量特征变化146
7.2洞庭湖水质特征变化151
7.2.1洞庭湖水质评价151
7.2.2洞庭湖水质年际变化152
7.2.3洞庭湖水质变化趋势分析156
7.2.4洞庭湖水质突变分析161
7.3洞庭湖水文水质演变与水库调度影响分析163
7.3.1洞庭湖水文演变与水库调度影响分析163
7.3.2洞庭湖水质演变与水库调度影响分析164
第8章鄱阳湖水文水质演变与水库调度167
8.1鄱阳湖水文特征变化168
8.1.1鄱阳湖水位特征变化168
8.1.2鄱阳湖流量特征变化173
8.1.3鄱阳湖含沙量特征变化177
8.2鄱阳湖水质特征变化181
8.2.1鄱阳湖水质评价181
8.2.2鄱阳湖水质年际变化182
8.2.3鄱阳湖水质变化趋势分析186
8.2.4鄱阳湖水质突变分析191
8.3鄱阳湖水文水质演变与水库调度影响分析193
8.3.1鄱阳湖水文演变与水库调度影响分析193
8.3.2鄱阳湖水质演变与水库调度影响分析194
第9章洞庭湖和鄱阳湖湿地演变、越冬候鸟与水库调度197
9.1洞庭湖湿地演变及其与水库调度的响应198
9.1.1洞庭湖湿地演变特征198
9.1.2洞庭湖湿地植被及其变化199
9.1.3洞庭湖湿地植被变化与水库调度的响应200
9.2洞庭湖越冬候鸟及其与水库调度的响应201
9.2.1洞庭湖越冬候鸟保护概况201
9.2.2洞庭湖越冬候鸟种类及数量变化201
9.2.3洞庭湖越冬候鸟栖息地与水库调度的响应203
9.3鄱阳湖湿地演变及其与水库调度的响应204
9.3.1鄱阳湖湿地类型变化204
9.3.2鄱阳湖湿地植被及受淹状况206
9.3.3鄱阳湖湿地植被变化与水库调度的响应207
9.4鄱阳湖越冬候鸟及其与水库调度的响应208
9.4.1鄱阳湖越冬候鸟保护概况208
9.4.2鄱阳湖越冬候鸟种类及数量变化209
9.4.3鄱阳湖越冬候鸟栖息地与水库调度的响应210
第10章水生态环境改善与水库调度213
10.1防控三峡水库支流水华的水库优化调度214
10.1.1三峡水库“潮汐式”调度214
10.1.2基于过程模拟的防控水华调度215
10.2促进长江中下游干流“四大家鱼”产卵的水库优化调度217
10.2.1“四大家鱼”自然繁殖的环境要素217
10.2.2促进“四大家鱼”产卵的生态水文要素218
10.3保护两湖湿地及候鸟栖息地的水库优化调度219
10.3.1保护洞庭湖湿地及候鸟栖息地的水文节律219
10.3.2保护鄱阳湖湿地及候鸟栖息地的水文节律221
参考文献222